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[摘要]污泥膨胀是生化处理系统较为严重和常见的现象，是造成生化泡沫的主要原因，它直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作，大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，无法维持生化处理的正常工作。大量研究表明，活性污泥中某些丝状菌或放线菌的过度增殖是造成污泥膨胀的主要原因，本文结合炼油污水处理场现场实际，讨论上述现象的发生机理和解决方法，以供参考。
[关键词]活性污泥 污泥膨胀 生化泡沫 丝状菌
活性污泥法是利用菌胶团中的活性细菌，在曝气的环境下分解水中的有机物，处理后的混合液经过沉淀池，将部分活性污泥回收利用，而污泥膨胀和生化泡沫问题经常发生，下面来进行详细分析。
1污泥膨胀的常见类别
1.1非丝状菌膨胀
非丝状菌膨胀一般只有在水温较低、有机物含量较高时才会发生，大量的有机物使细菌来不及消化代谢，便在细胞膜外积聚，在细胞外酶的作用下形成粘性很高的多糖类物质，于是又会粘附更多的附着物，是整个菌团的浮力增加，很难沉淀压缩。还有就是当污水中的氮元素缺乏时，细菌无法合成蛋白质，新陈代谢受到影响，无力将碳源转化为自身物质，过量的碳源将被细胞外酶转化多糖类物质，多糖中含有大量羟基、羧基等亲水性基团，使菌胶团含水量大、沉降性下降、粘性增加，产生高粘性的污泥膨胀。但是非丝状菌引起的污泥膨胀对出水的水质影响小，危害不大。
1.2丝状菌膨胀
丝状菌是构成菌胶团骨架的最重要的一大类细菌，当外界生存环境发生变化时，菌团中原有的平衡会被打破，如果丝状菌的生长占优势，会使活性污泥的污泥指数（SVI）增大，沉降性下降，对污水中悬浮物吸附沉淀作用下降，同时由于丝状菌本身外表面积大，能分泌粘液，与水体中的小气泡、表面活性剂和杂质结合后，会形成非常稳定的泡沫，对污水处理效果极为不利。丝状菌过度生长一般是因为温度、营养比例、来水水质、曝气等常规指标出问题了，使原来菌胶团中的平衡被打破。这里将做重点讨论。
2影响因素
2.1污泥负荷对污泥膨胀的影响
一般认为活性污泥中的微生物的增长都是符合莫诺方程的：μ=μmax*S/（Ks+s）
式中：μ—微生物比增长速率，d；
s—生长限制性基质浓度，mg/L；
Ks—饱和常数；
μmax—在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d
由于大多数的丝状菌的KS和μmax值低于菌胶团其它菌类，根据莫诺方程，当基质浓度较低时，丝状菌的生长占有优势，而基质浓度高时其它菌类占优势。
同样由于丝状菌的物理形态，其比表面积远远大于菌胶团中的其它菌类，当污水中的营养物质缺乏时，即生化系统处于低负荷状态时，丝状细菌与水的接触面积大，能够获得比其它菌类更多的营养物质，因此生长更具有优势，打破了原有的平衡，造成污泥膨胀。低负荷易导致污泥膨胀理论虽然已经很成熟，但在具体分析应用中，一定要结合自身的实际运行状态，否则会影响问题的处理。
2.2溶解氧浓度对污泥膨胀的影响
对于采用A/O工艺的污水处理装置，在好氧池中的活性污泥能否正常生长，与水体中的DO（溶解氧）浓度息息相关，当由于环境或设备原因，使水体中DO值低于正常指标时，丝状细菌由于比表面积大，而且拥有较低的氧饱和常数，使之在与其他细菌的竞争中更容易获胜，于是平衡被打破，造成其过度生长，发生污泥膨胀，进而形成生物泡沫。当然水体中的DO值如何确定要根据自身实际情况而具体分析，没有一个固定的值，当污泥负荷增加是，曝气量也要适量的提高，对应的临界值就越大，也不能为防止污泥膨胀而过度曝气，以免活性污泥会发生老化现象，从而影响处理效果。
2.3其它方面对污泥膨胀的影响
2.3.1污水种类
污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀。
2.3.2营养成分的不均衡
当污水中c、N、P比例失调时，丝状菌总能够在营养物质的争夺中占优势，使细菌的生长繁殖不平衡，造成污泥膨胀，所以尽量控制C：N：P=100：5：1。
2.3.3 pH值与温度
一般认为pH偏低<5，水体温度高于35℃，丝状菌会大量繁殖。
3污泥膨胀造成生化泡沫的机理及危害
由于丝状微生物的异常生长，污泥指数增大、沉降性下降，从在水体表面形成大的粘性絮状物，而且这些絮状物再彼此连接使面积越来越大，而生化系统的曝气多采用微孔曝器，产生的微小气泡，在提高溶解氧的同时，也会产生气浮的作用，这样膨胀的活性污泥与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫更具有稳定、持续、较难破裂的特点，悬浮颗粒可达50g/L，泡沫层相对密度大约是0.7，于是在生化池表面产生大量的生物泡沫，不断膨胀，最终会造成活性污泥大量溢出，污染周围工作环境。同时由于活性污泥的上浮，造成水体中实际工作的菌团数量大幅下降，使出水有机物浓度和悬浮固体升高；对环境造成污染或者对后续的使用装置造成巨大影响。
4解决办法
4.1应急措施
污泥膨胀和生物泡沫发生的比较急时，应马上投加铁盐铝盐等混凝剂和消泡剂，另外，投能够杀灭丝状菌的药剂，如氯气，投加过氧化氢和臭氧也可以起到破坏丝状菌的效果，加在回流污泥中也可以达到消除污泥膨胀现象。如有条件迅速组织人力对浮泥进行清理。当然这种治标不治本的方法不能长期使用，因为这些药剂会对生化系统中的细菌造成损害，而影响处理效果。
4.2污水性质的控制
（1）控制生化池进水pH值，当pH值低于5以下时，要及时投加碱性药剂，如果是采用硝化液回流的工艺的，可以加大硝化液回流量，而且过低的PH值对正常的生化反应也会有一定的危害，所以当pH值偏低时应及时调整。
（2）当污水中营养成份不足或失衡时，应该适量投加营养药剂，保证c：N：P=100：5：1左右，并适当降低處理量。
（3）密切监视生化池的DO含量，保证供风设备的正常工作，根据化验部门提供的污水水质指标，及时调整曝气量，保证细菌平衡生长的，一般至少应控制DO>2毫克/L。
（4）控制沉淀池污泥回流量，保证污泥负荷不要过低。
（5）通过隔油、气浮等预处理工艺，降低生化系统进水的石油类、SS等指标，降低石油类等底物成分引起的泡沫，另外生化池保持合适的有机负荷率，减少泡沫出现的可能性。
[关键词]活性污泥 污泥膨胀 生化泡沫 丝状菌
活性污泥法是利用菌胶团中的活性细菌，在曝气的环境下分解水中的有机物，处理后的混合液经过沉淀池，将部分活性污泥回收利用，而污泥膨胀和生化泡沫问题经常发生，下面来进行详细分析。
1污泥膨胀的常见类别
1.1非丝状菌膨胀
非丝状菌膨胀一般只有在水温较低、有机物含量较高时才会发生，大量的有机物使细菌来不及消化代谢，便在细胞膜外积聚，在细胞外酶的作用下形成粘性很高的多糖类物质，于是又会粘附更多的附着物，是整个菌团的浮力增加，很难沉淀压缩。还有就是当污水中的氮元素缺乏时，细菌无法合成蛋白质，新陈代谢受到影响，无力将碳源转化为自身物质，过量的碳源将被细胞外酶转化多糖类物质，多糖中含有大量羟基、羧基等亲水性基团，使菌胶团含水量大、沉降性下降、粘性增加，产生高粘性的污泥膨胀。但是非丝状菌引起的污泥膨胀对出水的水质影响小，危害不大。
1.2丝状菌膨胀
丝状菌是构成菌胶团骨架的最重要的一大类细菌，当外界生存环境发生变化时，菌团中原有的平衡会被打破，如果丝状菌的生长占优势，会使活性污泥的污泥指数（SVI）增大，沉降性下降，对污水中悬浮物吸附沉淀作用下降，同时由于丝状菌本身外表面积大，能分泌粘液，与水体中的小气泡、表面活性剂和杂质结合后，会形成非常稳定的泡沫，对污水处理效果极为不利。丝状菌过度生长一般是因为温度、营养比例、来水水质、曝气等常规指标出问题了，使原来菌胶团中的平衡被打破。这里将做重点讨论。
2影响因素
2.1污泥负荷对污泥膨胀的影响
一般认为活性污泥中的微生物的增长都是符合莫诺方程的：μ=μmax*S/（Ks+s）
式中：μ—微生物比增长速率，d；
s—生长限制性基质浓度，mg/L；
Ks—饱和常数；
μmax—在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d
由于大多数的丝状菌的KS和μmax值低于菌胶团其它菌类，根据莫诺方程，当基质浓度较低时，丝状菌的生长占有优势，而基质浓度高时其它菌类占优势。
同样由于丝状菌的物理形态，其比表面积远远大于菌胶团中的其它菌类，当污水中的营养物质缺乏时，即生化系统处于低负荷状态时，丝状细菌与水的接触面积大，能够获得比其它菌类更多的营养物质，因此生长更具有优势，打破了原有的平衡，造成污泥膨胀。低负荷易导致污泥膨胀理论虽然已经很成熟，但在具体分析应用中，一定要结合自身的实际运行状态，否则会影响问题的处理。
2.2溶解氧浓度对污泥膨胀的影响
对于采用A/O工艺的污水处理装置，在好氧池中的活性污泥能否正常生长，与水体中的DO（溶解氧）浓度息息相关，当由于环境或设备原因，使水体中DO值低于正常指标时，丝状细菌由于比表面积大，而且拥有较低的氧饱和常数，使之在与其他细菌的竞争中更容易获胜，于是平衡被打破，造成其过度生长，发生污泥膨胀，进而形成生物泡沫。当然水体中的DO值如何确定要根据自身实际情况而具体分析，没有一个固定的值，当污泥负荷增加是，曝气量也要适量的提高，对应的临界值就越大，也不能为防止污泥膨胀而过度曝气，以免活性污泥会发生老化现象，从而影响处理效果。
2.3其它方面对污泥膨胀的影响
2.3.1污水种类
污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀。
2.3.2营养成分的不均衡
当污水中c、N、P比例失调时，丝状菌总能够在营养物质的争夺中占优势，使细菌的生长繁殖不平衡，造成污泥膨胀，所以尽量控制C：N：P=100：5：1。
2.3.3 pH值与温度
一般认为pH偏低<5，水体温度高于35℃，丝状菌会大量繁殖。
3污泥膨胀造成生化泡沫的机理及危害
由于丝状微生物的异常生长，污泥指数增大、沉降性下降，从在水体表面形成大的粘性絮状物，而且这些絮状物再彼此连接使面积越来越大，而生化系统的曝气多采用微孔曝器，产生的微小气泡，在提高溶解氧的同时，也会产生气浮的作用，这样膨胀的活性污泥与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫更具有稳定、持续、较难破裂的特点，悬浮颗粒可达50g/L，泡沫层相对密度大约是0.7，于是在生化池表面产生大量的生物泡沫，不断膨胀，最终会造成活性污泥大量溢出，污染周围工作环境。同时由于活性污泥的上浮，造成水体中实际工作的菌团数量大幅下降，使出水有机物浓度和悬浮固体升高；对环境造成污染或者对后续的使用装置造成巨大影响。
4解决办法
4.1应急措施
污泥膨胀和生物泡沫发生的比较急时，应马上投加铁盐铝盐等混凝剂和消泡剂，另外，投能够杀灭丝状菌的药剂，如氯气，投加过氧化氢和臭氧也可以起到破坏丝状菌的效果，加在回流污泥中也可以达到消除污泥膨胀现象。如有条件迅速组织人力对浮泥进行清理。当然这种治标不治本的方法不能长期使用，因为这些药剂会对生化系统中的细菌造成损害，而影响处理效果。
4.2污水性质的控制
（1）控制生化池进水pH值，当pH值低于5以下时，要及时投加碱性药剂，如果是采用硝化液回流的工艺的，可以加大硝化液回流量，而且过低的PH值对正常的生化反应也会有一定的危害，所以当pH值偏低时应及时调整。
（2）当污水中营养成份不足或失衡时，应该适量投加营养药剂，保证c：N：P=100：5：1左右，并适当降低處理量。
（3）密切监视生化池的DO含量，保证供风设备的正常工作，根据化验部门提供的污水水质指标，及时调整曝气量，保证细菌平衡生长的，一般至少应控制DO>2毫克/L。
（4）控制沉淀池污泥回流量，保证污泥负荷不要过低。
（5）通过隔油、气浮等预处理工艺，降低生化系统进水的石油类、SS等指标，降低石油类等底物成分引起的泡沫，另外生化池保持合适的有机负荷率，减少泡沫出现的可能性。